【正文】 。 在畢業(yè)設計期間，我要感謝許多讓我分享他們寶貴經(jīng)驗和知識的老師，教會我正確的思考方式。她淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。 步進電機控制系統(tǒng) 的設計 23 參考文獻 [1] 王曉明 、 胡曉柏 ， 電動機的單片機控制 [M].北京航空航天大學出版社 ,2021年 5月第 1版：181208 [2] 劉寶延 、 程樹康 ， 步進電動機及其驅動控制系統(tǒng) [M] .1997年 11月第一版 ： 134167 [3] 史敬灼 ， 步進電動機伺服控制技術 [M] .2021年 3月第 2版： 2335 [4] 李海濱 、 片春媛 、 許瑞雪 ， 單片機技術課程設計與項目實例 [J]. 中國電力出版社 , 2021版： 5665 [5]劉國永 , 陳杰平 . 單片機控制步進電機系統(tǒng)設計 . 安徽 : 安徽技術師范學院學報 , 2021, 16 (4) : 6163. [6]孫笑輝 ,韓曾晉 . 減少感應電動機直接轉矩控制系統(tǒng)轉矩脈動的方法 [J]. 電氣傳動 , 2021 (1) : 811. 步進電機控制系統(tǒng) 的設計 24 致 謝 首先誠摯的感謝我的論文指導老師，從選題的確定、論文的寫作、修改到最后定稿過程中，自始至終都傾注著老師的心血。步進電機控制（包括控制脈沖 的產(chǎn)生和分配）使用軟件方法，即用單片機實現(xiàn)，這樣既簡化了電路，也減低了成本。 本設計 實現(xiàn)了占用 CPU 時間少，效率高；易于控制步進電機的 轉向 轉速；提高了步進電機的步進精度等。 設計總結 本設計通過單片機 AT89C51 和脈沖分配 PMM8713 來控制步進電機的 正反轉，加減速 ， 以實現(xiàn) 基于 XY軸坐標的步進電機的運動控制。 JNB R3。 JS5:MOV A,3AH。 步進電機控制系統(tǒng) 的設計 22 MUL AB。 MOV A,R1。 JS4:DJNC R2 JS5。 INC R0。 DEC R0。 JNB R3 37H。 JS2:MOV A,35H。 MUL AB。 MOV A R1。 JS1:DJNC R2 JS2。 INC R0。 ABC:DB 01H 03H 02H 06H 04H RET JS:MOV R0,35。 MOVC A,A+DPTR。 FZ1:MOV A,R0。 CJNE R0 0FFH,FZ1。 MOV P0 A。 步進電機控制系統(tǒng) 的設計 21 MOV DPTR,ABC。 MOV R0,00H。 JNB FZ。初始 R3=35H,R R2 有初始值。在程序運行中，使用查表得 方式重裝定時常數(shù)，這樣做比用計算機節(jié)省時間，提高系統(tǒng)的響應速 步進電機控制系統(tǒng) 的設計 19 圖 基于單片機的步進電機控制程序框圖 是 否 是 否 否 反轉 改變 狀態(tài) =0？ 正轉 加速步數(shù)減 1 極步數(shù)減 1 級步數(shù) =0？ 加速 1 級計算級步數(shù) 加速步數(shù) =0？ 指針指向恒速 減速步數(shù)減 1 級步數(shù)減 1 復位 級步數(shù) =0？ 減速一級計算級步數(shù) 減速步數(shù) =0？ 是 步進電機控制系統(tǒng) 的設計 20 第五章 步進電機的程序設計 程序框圖 根據(jù)設計任務，可畫出控制步進電機正反轉，加減速控制，工作方式為雙時鐘，程序框圖如上： 本程序的資源分配如下： R0—— 中間寄存器； R1—— 儲存速度級數(shù)； R2—— 儲存級數(shù)步數(shù)； R3—— 加減速狀態(tài)指針，加速時指向 35H，恒速時指向 37H，減速時指向 3AH。因此，在步進電機加速時，定時常數(shù)應增加；減速時，定時常數(shù)應減小。因此，在加速時，盡量用接近啟動頻率啟動，在恒速時，盡量工作在最高速。 3. 中、長距離 在 這樣的距離里，步進電機不經(jīng)有加、減速過程，而且還有恒速過程。步進電機的運行可以根據(jù)距離的長短分如下 3 種情況處理 ： 步進電機控制系統(tǒng) 的設計 18 1. 短距離 由于距離較短，來不及升到最高速，因此，在這種情況下，步進電機以潔凈啟動頻率運行，運行過程沒有加、減速。因此，實際上當轉速增加時，轉矩下降，所以，按直線加速時， 有可能造成因轉矩不足而產(chǎn)生失步的現(xiàn)象。按直線加速時，加速度是不變的，因此要求轉矩也應該是不變的。加減速運行曲線沒有 一個固定的模式，一般根據(jù)經(jīng)驗和實驗得到的。為滿足加減速要求，步進電動機運行通常按照加減速曲 線進行。 步進電機驅動 執(zhí)行機構從 A 點到 B點移動的時，要經(jīng)歷升速，恒速，減速過程，如果啟動時一次將速度升到給定速度，由于啟動頻率超過極限啟動頻率，步進電機就有失步現(xiàn)象，因此會造成不能正常啟動，如果到終點時突然停下來，由于慣性作用 ，步進電機會發(fā)生過沖現(xiàn)象，會造成位置精度降低。它每轉過一周的步數(shù)是固定的，只要不丟步，角位移誤差不存在長期積累的情況，主要用于數(shù)字控制系統(tǒng)中，精度高，運行可靠。 對步進電機位置控制的一般作法是：步進電機每走一步，步數(shù)減 1，如果沒有失步存在，當執(zhí)行機構到達目標位置時，步數(shù)正好減到 0，因此，用步數(shù)等于 0 來判斷是否移動到目標位，作 為步進電機停止運行的信號。步進電機的位置控制需要兩個參數(shù)： 1. 第一個參數(shù) ： 步進電機控制執(zhí)行機構當前的位置參數(shù) （我們稱為絕對位置），絕對位置時有極限的，其極限時執(zhí)行機構運動的范圍，超越了這個極限就應報警。 定時器法利用定時器進行工作，為了產(chǎn)生步進脈沖，要根據(jù)給定的脈沖頻率和單片 機的機器周期來計算定時常數(shù)，這個定時器決定了定時時間，當定時時間到而使定時器產(chǎn)生溢出時發(fā)生中斷，在中斷子程序中進行改變 的電平狀態(tài)的操作，這樣就可以得到一個給定頻率的方波輸出，改變定時常數(shù)，就可以改變方波的頻率，從而實現(xiàn)調速。控制步進電機的速度的方法可有兩種： 1. 軟件延時法 ： 改變延時的時間長度就可以改變輸出脈沖的頻率，但這種方法CPU 長時間等待，占用大量的機時，因此沒有實踐價值。 4. 。 2. 因為我們討論的是三相六拍的工作方式，所以 ， 電平。） 以防強功率的干擾信號 反串進主控系統(tǒng)。 總之，只要按一定的順序改變 8713 脈沖分配器的 13 腳 ～ 15 腳 三位通電的狀況，即可控制步進電機依選定的方向步進。 步進電機控制系統(tǒng) 的設計 14 步進電機與微型機的接口電路 由于步進電機的驅動電流較大，所以微型機與步進電機的連接都需要專門的接口及驅動電路。本例選用單時鐘輸入方式， 8713 的 3 腳為步進脈沖輸入端， 4 腳為轉向控制端，這兩個引腳的輸入均由單片機提供和控制，選用對三相步進電機進行六拍方式控制，所以 6 腳接高電平，7腳接地。 8713 是屬于單極性控制，用于控制三相和四相步進電機，我們選擇的是三相六拍工作 方式。 軟件法在電動機運行過程中，要不停地產(chǎn)生控制脈沖，占用了大量的 CPU時間，可能使單片機無法同時進行其他工作（如監(jiān)測等），所以，人們更喜歡用硬件法。 方向控制 步進電機旋轉方向與內部繞組的通電順序相關。 TTL 0 ～ 5V CMOS 0 ～ 10V 接通和斷開時間可用延時的辦法控制。 3. 根據(jù)步距角的大小及實際 走的步數(shù)，只要知道初始位置，便可知道步進電機的